【摘 要】
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Ti600是具有我国自主知识产权的近α型高温钛合金,可在600℃下长期使用,有望成为新型航空发动机用关键部件材料。苛刻的服役条件对Ti600合金的高温性能提出了更高的要求,尤其是服役状态下的组织稳定性和抗蠕变性能。在Ti600合金的研究中,长期时效对其组织稳定性的研究未见报道,考察Ti600合金在长时服役条件下的组织稳定性,系统的探究合金在长期时效过程中的组织演化规律及其对高温性能的影响机制具有非
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Ti600是具有我国自主知识产权的近α型高温钛合金,可在600℃下长期使用,有望成为新型航空发动机用关键部件材料。苛刻的服役条件对Ti600合金的高温性能提出了更高的要求,尤其是服役状态下的组织稳定性和抗蠕变性能。在Ti600合金的研究中,长期时效对其组织稳定性的研究未见报道,考察Ti600合金在长时服役条件下的组织稳定性,系统的探究合金在长期时效过程中的组织演化规律及其对高温性能的影响机制具有非常重要的意义。本研究考察了 650℃和550℃下至2000h时效条件下的微观组织演化规律,借用SEM、TEM、XRD等分析了析出相对合金650℃高温拉伸和650℃、100MPa下蠕变行为的影响,以期为该合金的高温应用提供理论指导。研究表明,Ti600合金650℃长期时效,硅化物S2相在α/β相界或在α相内的缺陷处析出长大,由球状或椭球状逐渐生长成短棒状,1000h后明显粗化。α2相在α相内弥散析出,尺寸逐渐增大,由小球状或椭球状向纺锤状变化。时效1000h后α2相逐渐均匀并趋于稳定,2000h尺寸达到27.92nm。在550℃长期时效下,Ti600合金的组织较为稳定,S2相随时效时间的延长缓慢增大。α2相在500h后基本稳定,尺寸变化不大,2000h后仅为9.94nm,始终呈球状或椭球状。计算出合金中S2相的长大激活能为Q=70.7kJ·mol-1,与Zr的扩散激活能相近,可推断合金中硅化物相的长大主要受Zr控制。长期时效初期,由于α2相的析出,使合金的高温拉伸塑性下降明显。随时效的进行,合金高温拉伸塑性的下降同时受α2相和硅化物影响,但α2相起主导作用。合金在650℃/100MPa条件下的蠕变机制为位错运动控制机制,硅化物相和α2相的析出对位错运动产生作用从而影响蠕变变形。长期时效中硅化物的析出不断降低基体中Si原子浓度,使合金晶格常数逐渐增大,晶格畸变降低。合金在650℃时效到1000h后,晶格畸变降低的趋势减缓,硅化物的析出近极限。1000h时效后α2相抵抗蠕变变形的作用占主导,合金的蠕变变形明显降低。550℃长期时效下合金晶格畸变减小的速率慢,1000h后,α2相充分弥散析出基本稳定,α2相抵抗蠕变变形的作用大于Si原子析出增大蠕变变形的作用。
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